在室温下用于消除甲醛的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及环境催化领域，旨在提供一种在室温下用于消除甲醛的催化剂及其制备方法。该催化剂包括：通过无有机模板剂晶种法制备获得的Beta分子筛，以及负载于Beta分子筛上的贵金属活性组分；所述贵金属活性组分是指：贵金属元素铂、钌、金、银或钯中的任意一种或者至少两种的混合物。本发明专利技术中催化剂的使用条件简单，操作方便，可有效用于室温条件下催化氧化室内主要污染物甲醛，没有甲酸、一氧化碳和甲酸甲酯等副产物，甲醛转化率可以高达100％。催化剂的用量少，具有优异的抗高速性能，且不需要特定光源，不耗费电力热力，节约能源。催化剂具有优异的稳定性和抗湿性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境催化领域，特别涉及一种用于催化氧化甲醛的催化剂，本专利技术涉及的催化剂具有极佳的催化氧化甲醛活性，可以在室温条件下将不同浓度的甲醛气体催化氧化为二氧化碳和水。
技术介绍
随着人们生活物质文化水平的提高，室内装修已经成为一种时尚，但室内空气污染也越来越严重。甲醛是室内环境中最典型、最严重的污染物之一。众所周知，当人们长期生活在甲醛气体浓度超标环境中会对人体健康造成巨大的伤害，有时甚至会诱发癌症。我国国家标准规定的室内空气中甲醛污染物的浓度限值是0.08mg/m3。到目前为止，我国室内环境中甲醛浓度超标的情况依然十分严重，根据国家疾病控制中心的抽样检测调查发现，我国60％以上的新装修居民住宅甲醛浓度超标，这会给人们身体健康造成极大的危害。随着环保意识的提高，人们对室内甲醛污染愈发关注，近年来因室内甲醛浓度超标引起的投诉案件屡见报道。因此，研究甲醛净化技术，有效消除室内甲醛浓度已成为改善人们生活环境的迫切任务。现有室内甲醛净化技术以吸附技术和光催化技术为主。吸附技术主要采用活性炭、分子筛等高比表面材料来吸附甲醛，但由于吸附材料吸附能力有限，需要定期再生或者更换，同时也很容易产生二次污染。光催化氧化技术主要利用纳米TiO2作为光催化剂来分解甲醛，但是存在需要紫外激发光源、对可见光利用效率低，催化剂易失活，易产生二次污染等问题。非光催化氧化净化室内甲醛由于不需要光和其他能量输入，在室温下就能完全催化氧化甲醛生成最终产物水和二氧化碳，该技术被认为最有潜力的甲醛净化技术。CN101380574公开了一种室温催化完全氧化甲醛的催化剂，该催化剂由多孔性无机氧化物载体、贵金属组分和助剂组分三部分组成。多孔性无机氧化物载体是二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝、二氧化锡、二氧化硅、三氧化二镧、氧化镁、氧化锌其中的一种或一种以上混合物、沸石、海泡石、多孔性炭材料，催化剂贵金属组分为铂、铑、钯、金、银中至少一种，助剂组分是碱金属锂、钠、钾、铯、铷中至少一种。该专利技术的催化剂中使用的贵金属组分按金属元素重量换算计的负载量是0.1-10％，优选为0.3-2％；助剂组分按金属元素重量换算计的负载量是0.2-30％，优选为1-10％，当助剂组分的负载量低于0.2％或高于30％时，催化剂室温催化氧化甲醛的活性显著降低。CN102941111A公开了一种用于室温甲醛净化的金属载体负载的催化剂，所述催化剂由金属载体，负载于金属载体上的多孔无机材料、负载于多孔无机材料上的贵金属活性组分和助剂组成，所述金属载体为铁铬铝合金，所述贵金属选自铂、铑、钯、金或银中的任意一种或者至少两种的混合物，所述助剂为碱金属单质、碱金属化合物、碱土金属单质或碱土金属化合物中的任意一种或者至少二种的混合物。CN1795970A提供一种用于室温条件下催化完全氧化低浓度甲醛的高活性催化剂。该催化剂使用简单易得的金属氧化物和非常少量的贵金属为原料，制备方法简单。该催化剂由金属氧化物为主体，在金属氧化物上负载上负载贵金属组分构成。前述金属氧化物组分可以是下列金属氧化物：二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二镧、氧化镁、氧化锌、氧化钙、氧化铜；贵金属群：铂、金、铑、钯。银。该专利技术的催化剂的催化活性高，持续时间长，在室温条件下甲醛的转化率高达100％，产物为二氧化碳和水。CN104907069A提供了一种用于室温甲醛净化的催化剂，所述催化剂包括载体、活性组分以及助剂，所述载体为多孔无机氧化物载体，多孔无机氧化物载体可以是二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝、二氧化锡、二氧化硅、三氧化二镧、氧化镁、氧化锌或氧化钙中的任意一种或者至少两种的复合物。所述活性组分包括过渡金属活性组分，所述过渡金属为锰、铁、钌、铱、锇、镍、铜或锌中的任意一种或者至少两种的组合。该专利技术的催化剂在室温下，在常温(湿度50％)条件下，甲醛转化率可以达到100％，高湿度下(≧90％)的环境下，甲醛催化转化率依然很高，其在依然可以保持90％以上的转化率。但是，上述已有技术的贵金属催化剂存在抗湿性差且稳定性差等问题，非贵金属催化剂在室温下不能完全催化氧化甲醛等问题，并且对于不同浓度的甲醛催化氧化并没有进行进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有催化剂中的不足，提供一种在室温下用于消除甲醛的催化剂及其制备方法。该催化剂在保持催化效率的前提下，具有优异的抗湿性能、抗高空速性能以及优异的稳定性。为了解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种在室温下用于消除甲醛的催化剂，该催化剂包括：通过无有机模板剂晶种法制备获得的Beta分子筛，以及负载于Beta分子筛上的贵金属活性组分；所述贵金属活性组分是指：贵金属元素铂、钌、金、银或钯中的任意一种或者至少两种的混合物。本专利技术中，所述贵金属活性组分来源于贵金属单质、贵金属氧化物、贵金属配合物或贵金属无机盐中的任意一种或者至少二种的混合物。本专利技术中，假设催化剂的重量以100％计，所负载的贵金属活性组分按其贵金属元素重量计，则贵金属活性组分的重量百分比为0.1～10％。本专利技术中，所述氧化物为氧化铂、氧化钌、氧化金、氧化钯或氧化银；所述无机盐为氯化铂、氯化钯、氯化金或氯化银；所述配合物为氯铂酸钾、氯铂酸或氯铂酸氢钾；所述混合物为铂和金的混合物、钯和铂的混合物，银和氧化铂的混合物、氧化钯和氧化金的混合物或氧化金和氧化银的混合物。本专利技术进一步提供了所述催化剂在室温条件下净化甲醛的用途。本专利技术还提供了所述催化剂的用法，包括：先将催化剂置于氢气氛围中，在200～400℃热处理1-4小时；然后根据实际需要，将经过热处理的催化剂负载在蜂窝陶瓷体或金属制成的筛网结构或开孔泡沫体的壁表面上，或者将催化剂制成球状或板状；置于含有甲醛的气体中后，催化剂在室温下即能与甲醛发生反应，起到净化作用。本专利技术还提供了所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)通过无有机模板晶种法合成Beta分子筛；(2)用硝酸铵、硝酸钾或者硝酸钠与Beta分子筛进行离子交换，然后过滤、洗涤、烘干；重复2～3次，对Beta分子筛进行离子交换；(3)对完成离子交换的Beta分子筛进行400～600℃的焙烧处理；(4)将焙烧后的Beta分子筛浸渍于含有贵金属活性组分的可溶化合物的水溶液，超声5～30分钟；然后搅拌1～4小时，陈化过夜；在40～120℃下，用玻璃棒搅拌混合液，蒸干混合液中的水分，使活性组分均匀负载在Beta分子筛上后，继续在100～150℃干燥3～5小时；将含有贵金属活性组分的Beta分子筛移至空气、氮气或氧气条件下的马弗炉中，在200～750℃焙烧1～8小时，得到能在室温下消除甲醛的催化剂。本专利技术中，所述步骤(2)中，在对Beta分子筛进行离子交换时控制离子交换的量，使得：用硝酸铵处理过的Beta分子筛在经过焙烧后，所含纳和钾元素的质量含量无限接近于0％；用硝酸钾处理过的Beta分子筛在经过焙烧后，所含纳元素的质量含量无限接近于0wt％，钾元素的质量含量为13wt％；用硝酸纳处理过的Beta分子筛在经过焙烧后，所含钾元素的质量含量无限接近于0wt％，纳元素的质量含量为7wt％。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术中催化剂的使用条件简单，操作方便，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在室温下用于消除甲醛的催化剂，其特征在于，该催化剂包括：通过无有机模板剂晶种法制备获得的Beta分子筛，以及负载于Beta分子筛上的贵金属活性组分；所述贵金属活性组分是指：贵金属元素铂、钌、金、银或钯中的任意一种或者至少两种的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种在室温下用于消除甲醛的催化剂，其特征在于，该催化剂包括：通过无有机模板剂晶种法制备获得的Beta分子筛，以及负载于Beta分子筛上的贵金属活性组分；所述贵金属活性组分是指：贵金属元素铂、钌、金、银或钯中的任意一种或者至少两种的混合物。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属活性组分来源于贵金属单质、贵金属氧化物、贵金属配合物或贵金属无机盐中的任意一种或者至少二种的混合物。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，假设催化剂的重量以100％计，所负载的贵金属活性组分按其贵金属元素重量计，则贵金属活性组分的重量百分比为0.1～10％。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述氧化物为氧化铂、氧化钌、氧化金、氧化钯或氧化银；所述无机盐为氯化铂、氯化钯、氯化金或氯化银；所述配合物为氯铂酸钾、氯铂酸或氯铂酸氢钾；所述混合物为铂和金的混合物、钯和铂的混合物，银和氧化铂的混合物、氧化钯和氧化金的混合物或氧化金和氧化银的混合物。5.权利要求1至4任意一项中所述催化剂在室温条件下净化甲醛的用途。6.权利要求1至4任意一项中所述催化剂的用法，其特征在于，包括：先将催化剂置于氢气氛围中，在200～400℃热处理1-4小时；然后根据实际需要，将经过热处理的催化剂负载在蜂窝陶瓷体或金属制成的筛网结构或开孔泡沫体的壁表面上，或者将催化剂制成球状或板状；置于含有甲醛的气体中后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥举，章凌，肖丰收，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33